Larhyss Journal, ISSN 1112-3680, n°37, Mars 2019, pp. 151-174 © 2019 All rights reserved, Legal Deposit 1266-2002 ESSAIS D’OPTIMISATION DES PROCEDES DE CLARIFICATION ET DE DESINFECTION D’EAUX DE BARRAGE DE LA REGION DE KHENCHELA (EST ALGERIEN) OPTIMIZATION TESTS OF CLARIFICATION AND DISINFECTION PROCESSES OF WATER DAM OF KHENCHELA AREA (EASTERN ALGERIA) ACHOUR S., MODJAD H., HELLAL H., KELILI H. Laboratoire de recherche en hydraulique souterraine et de surface -LARHYSS Faculté des Sciences et de la Technologie - Université de Biskra – B.P. 145 R.P, 07000, Algérie [email protected] RESUME L’objectif de l’étude est l’optimisation de procédés physico-chimiques visant le traitement de l’eau du barrage de Babar, situé dans la wilaya de Khenchela (Nord Est algérien). Au préalable, quelques données sont présentées sur ce barrage et le bassin versant dont les caractéristiques peuvent avoir une incidence sur la qualité de l’eau. L’étude est axée plus particulièrement sur la détermination des conditions optimales d’application de la coagulation-floculation au sulfate d’aluminium et de la chloration qui sont des étapes indispensables au cours des phases de clarification et de désinfection d’une eau potable. Des échantillons d’eaux brutes du barrage ont été testés en laboratoire et ont montré que leur qualité était globalement moyenne mais néanmoins caractéristique d’une eau de surface. Les essais de chloration des eaux brutes ont abouti à des potentiels de consommation en chlore importants qui peuvent être reliés à la présence d’éléments minéraux et organiques parmi les plus réactifs en présence de chlore. L’abattement de l’absorbance en ultra-violet indique qu’une partie de la matière organique a pu être dégradée en structures © 2019 Achour S. and al.; This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0), which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. Achour S. & al. / Larhyss Journal, 37 (2019), 151-174 aliphatiques pouvant mener à la formation de trihalométhanes potentiellement toxiques. Les essais de coagulation-floculation et de décantation, effectués selon le protocole de Jar Test, ont mis en évidence que cette étape optimisée aboutissait à de bons rendements d’élimination de la pollution et à des valeurs des paramètres de qualité conformes aux normes de potabilité. La combinaison entre la clarification et la post-chloration a abouti à une diminution notable de la demande en chlore et de ce fait à une réactivité moindre vis-à-vis du chlore, réduisant ainsi la possibilité de formation de composés organohalogénés toxiques. Mots-clés : Barrage Babar, qualité d’eau, consommation en chlore, jar test,clarification, optimisation. ABSTRACT The objective of the study is the optimization of physico-chemical processes in order to treat water of Babar dam, located in the Wilaya of Khenchela (Northeast Algeria). Beforehand, some data are presented on the Babar dam and the characteristics of the watershed that may affect the quality of the water. The study is particularly focused on determining optimum conditions of application of the coagulation-flocculation with aluminum sulphate and chlorination steps that are essential in the clarification phase and disinfection of drinking water. Samples of raw water from the dam have been laboratory tested and have shown that their quality was average overall but nevertheless characteristic of surface water. The chlorination tests of raw water resulted in significant chlorine consumption potentials that could be related to the presence of inorganic and organic elements among the most reactive with respect to chlorine. The reduction of the ultra-violet absorbance indicates a fraction of the organic material could be degraded in aliphatic structures that may lead to potentially toxic trihalomethanes formation. The coagulation-flocculation and settling tests, carried out according to the Jar Test protocol, demonstrated that this optimized step resulted in good pollution removal efficiencies and values of quality parameters in accordance with the potability standards. The combination of clarification and post-chlorination has resulted in a significant decrease in chlorine demand and therefore a lower reactivity to chlorine. The combination of clarification and post-chlorination resulted in a significant decrease in the chlorine demand and therefore a lower reactivity vis-à-vis the chlorine, which 152 Essais d’optimisation des procédés de clarification et de désinfection d’eaux de barrage de la région de Khenchela (Est algérien) can reduce the possibility of formation of toxic halogenated organic compounds. Key words: Babar Dam, water quality, chlorine consumption, clarification, jar test, optimization. INTRODUCTION Diverses formes de pollution contribuent de façon considérable à la dégradation de la qualité des eaux de surface et l’augmentation de certains micropolluants, qu’ils soient minéraux ou organiques. Si des progrès notables ont été enregistrés en vue de réduire les pollutions d'origine industrielle et urbaine, il reste encore beaucoup à faire pour lutter contre les pollutions diffuses en grande partie liées à l’agriculture et pour améliorer l’évaluation des risques sanitaires liés aux micropolluants (Hartemann, 2011). Cette dégradation de la qualité d’eaux souvent destinées à la consommation a différents impacts directs ou indirects sur la santé des populations. Il est donc indispensable de surveiller la qualité de tout ce qui a une influence sur la production de l’eau, depuis son lieu de son captage jusqu’au réseau de distribution et au robinet du consommateur. De ce fait, ces eaux de surface doivent, avant toute utilisation subir un traitement de potabilisation dans des filières où se combinent différents procédés mécaniques et physico-chimiques. L’objectif final est de produire une eau dont la qualité satisfait à des normes biologiques et physico-chimiques de potabilité (Achour et al, 2002). En Algérie, la demande en eau pour les besoins de la consommation humaine (Alimentation en eau potable ou AEP), pour le secteur agricole ou l’industrie ne cesse de croître. Ceci oblige à faire appel aux eaux mobilisées par les barrages et retenues (Achour, 2015). Les eaux algériennes superficielles, notamment celles destinées à la consommation sont caractérisées par une minéralisation variée et parfois des charges organiques importantes. La pollution physico-chimique et bactériologique par les rejets d’eaux usées urbaines, l’industrie et les engrais est souvent présente dans les eaux de barrages (Achour et al, 2009). Les caractéristiques minérales apparaissent ainsi globalement médiocres avec des valeurs élevées et dépassant souvent les normes de potabilité. Quant aux charges organiques, elles semblent indiquer que les composés d’origine 153 Achour S. & al. / Larhyss Journal, 37 (2019), 151-174 naturelle tels que les substances humiques constituent encore une fraction appréciable. La chloration de ce type d’eau peut cependant aboutir à la formation de sous produits organohalogénés présentant un risque pour la santé (Achour et Guergazi, 2002 ; Achour et al, 2014). La détermination et la vérification de la présence de germes indicateurs de contamination fécale permet de déduire que les eaux de barrage sont parfois polluées par des eaux usées urbaines et ne devraient être utilisées qu’après un traitement de désinfection adapté à leur qualité (Achour et Chabbi, 2014 ; Chabbi et Achour, 2017). Dans le cas du barrage Babar, en exploitation dans la wilaya de Khenchela (Nord Est Algérien), les eaux sont essentiellement utilisées pour l’irrigation des grands périmètres. Mais une station de potabilisation de ces eaux a été récemment mise en service et dont le projet a été d’alimenter plusieurs agglomérations de la wilaya de Khenchela. Ainsi, dans la perspective de l’utilisation d’eaux du barrage Babar pour les besoins en eau potable, nous nous sommes particulièrement intéressés à la qualité de ces eaux et aux possibilités de leur traitement par des procédés physico-chimiques conventionnels, omniprésents dans la chaine de traitement de potabilisation d’une eau de surface. En nous appuyant sur nos déterminations de la qualité des eaux brutes du barrage Babar, l’objectif de ce travail est donc de déterminer les conditions optimales pour traiter ces eaux au cours des phases de clarification et de désinfection. QUELQUES DONNEES SUR LE BARRAGE BABAR DE LA REGION DE KHENCHELA ET LA STATION DE TRAITEMENT DES EAUX Aperçu sur la région de Khenchela La wilaya de Khenchela s’étend sur une superficie de 9715,6 Km2. Elle est composée de 21 communes et 08 daïras (ANDI, 2013). La région de Khenchela est située au Nord de l’Algérie, au Sud-Est du constantinois, et en contrefort du mont des Aurès entre 34° 06’ 36’’et 35° 41’ 21’’ latitude Nord et entre 06° 34’ 12’’ et 07° 35’ 56 ‘’ de longitude Est (Khabtane et Rahmoune, 2012). 154 Essais d’optimisation des procédés de clarification et de désinfection d’eaux de barrage de la région de Khenchela (Est algérien) Elle se distingue par ses milieux physiques et naturels très hétérogènes avec trois régions naturelles distinctes : les hautes plaines du Nord, la zone montagneuse à l’Ouest de la wilaya et les paysages steppiques et sahariens dans le Sud (Khabtane et Rahmoune, 2012). La zone d’étude est caractérisée par un climat aride à semi-aride avec un hiver froid, et un été chaud et sec. Les formations géologiques les plus anciennes sont celles du Trias mais les formations prédominantes sont celles du Quaternaire avec une épaisseur assez limitée; ce qui explique que la zone d’étude a une perméabilité moyenne mais l’action de l’érosion reste importante sur la majorité de la surface du bassin. Cette action est surtout active sur les fortes pentes dépourvues de végétation (Gaagai, 2009). Quelques caractéristiques de la retenue du barrage Babar La cuvette de la retenue de Babar (Figure 1) se trouve dans la vallée amont de l’oued El Arab qui s’y appelle l’oued El Abiod.